信頼できる動作のためのロボットドレスパック配線

信頼性の高いロボット配線には、ケーブル構造、配線経路、コネクタ、材料、検証方法を、実際の動作・電気・環境・保守要件に合わせることが必要です。

仕様を漏れなく定義し、工程を適切に管理することで、回避可能な故障、停止、保守負担を抑えられます。

このガイドは、industrial robot arms、collaborative robots、AGV セル、ツール交換自動化に robot arm internal harnesses、drag chain cables、servo motor cables、sensor and signal cables、custom connector solutions を指定するロボット エンジニア、オートメーション インテグレーター、調達チームを対象としています。最初のケーブルが床に落ちた後ではなく、RFQ が机から離れる前に使用してください。

What a robot dress pack must control

ドレスパックはロボットの配線をカバーするだけではありません。電力、フィードバック、フィールドバス、安全性、空気圧、真空、ツール信号がすべてのジョイントをどのように通過するかを制御します。ルーティングは、プログラムされた動作、手動ジョギング、メンテナンス回復、クリーニング、クラッシュ リセット、治具の変更、およびオペレーターとの接触に耐える必要があります。 ISO 10218 フレーム ロボットの統合や安全責任などの規格があり、IEC 60204-1 は機械の電気機器に役立つ言語を提供します。ケーブル アセンブリの仕上がりと受け入れに関して、多くの購入者は RFQ で IPC-A-620 を参照します。

実際の仕事は、ケーブルがどこで曲がるのか、どこでねじれるのか、どこで滑らせてよいのか、どこを修正しなければならないのか、そして技術者が最も露出した分岐をどれだけ早く交換できるかを定義することです。これらの詳細が最終的な設置まで残されている場合、ラインはフルスピードでテストされていない可能性があるプロトタイプの配線を継承することになります。

6 軸アームの場合、ドレス パックの図面に最悪の場合のポーズ、各コネクタの後の最初のクランプ、および最小曲げ半径をミリメートル単位で示す必要があります。図面に「アームに沿ったルート」とのみ記載されている場合、IPC-A-620 の仕上がりでは設計を保存できません。

— Robotics Cable Assembly Engineering Team

ドレスパックのルーティング比較

1. ケーブル引用符の前でモーション エンベロープをフリーズします

最初の指定ステップは導体数ではありません。それは動きです。生産パス、ホーム パス、メンテナンス パス、手動ガイド付き教示パス、クラッシュ回復パス、および工具交換のポーズをキャプチャします。多くのドレス パックが失敗するのは、手動による回復や治具の整備中にケーブルが損傷した際に、購買チームが通常のサイクル動作と比較して見積もったためです。

すべての分岐について、取り付けられた最小の曲げ半径、予想されるねじれ角度、サポートされていないコネクタの出口の長さ、およびクランプ間の距離を文書化します。有効な開始目標は、動的分岐のケーブル外径の 10 倍です。一部の高フレックス構造はよりきつく動作する可能性がありますが、承認された値は実際のケーブル ファミリとテスト設定から得られる必要があります。ロボットの手首が 6 倍に曲げられる場合、それを工学的な例外として扱い、動作中に検証します。

1. 最悪の場合のロボットのポーズをエクスポートまたはスクリーンショットし、画像上のすべてのケーブル分岐にマークを付けます。
2. 視覚的な配線メモとしてだけでなく、最小曲げ半径をミリメートル単位で測定します。
3. 単純な屈曲とは異なるケーブル構造が必要となるため、曲げとねじりを組み合わせたブランチにフラグを立てます。
4. 本番メンテナンス中にケーブルを 15 分、30 分、または 60 分以内に交換可能にする必要があるかどうかを定義します。

2. サーボ電源、エンコーダフィードバック、イーサネットを離してください

ロボット ドレス パックは、サーボ電源、ブレーキ回路、エンコーダ フィードバック、イーサネット、カメラ データ、安全 I/O、バルブ配線を狭いルートで運ぶことがよくあります。すべてがしっかりと束ねられると、電気ノイズや機械的摩耗の診断が難しくなります。ベンチ導通テストに合格したエンコーダ ケーブルでも、加速中にモータ出力の横で屈曲するとカウントが低下する可能性があります。

スペースが許す限り、大電流電力をフィードバックやデータから分離します。エンコーダとフィールドバスラインにはシールドされたペアを使用し、シールド終端点を定義し、手首で動くピグテールドレインパスを避けます。システムが産業用イーサネットを使用している場合は、ロボットのフル加速下でテストし、リンクステータスだけでなくパケットエラーを監視します。 electromagnetic interference の公開参考資料では、キャビネットの設計だけでなく、配線とアースがケーブル アセンブリの一部である理由が説明されています。

サーボ アラームが 1 つの手首のポーズでのみ表示される場合、最初の疑問は機械的なものです。その正確な角度でシールド、ペアのツイスト、およびコネクタの出口はどうなるのでしょうか?コンポーネントの変更よりもルーティングの変更により多くのエンコーダ障害が修正されました。

— Robotics Cable Assembly Engineering Team

3. Specify clamps as functional parts

クランプは、ドレス パックが承認されたパスを繰り返すかどうかを決定します。設置中にケーブルタイを追加すると、設計では意図していなかったハードポイントが作成される可能性があります。クランプが緩すぎると、手首の枝がしっかりと張られるまでバンドルが滑ってしまいます。クランプが硬すぎると、通常の動作がコネクタ バックシェルのヒンジの曲がりに変わる可能性があります。

優れた RFQ では、クランプのタイプ、ライナーの材質、スタックの高さ、ネジの方向、基準位置、トルク注記、および検査方法を定義します。動的なロボット ブランチの場合、通常、コネクタの後の最初のクランプは、最初の 30 ～ 50 mm の内側に無理に曲げを加えることなく出口を保護する必要があります。オペレータが工具交換中に分岐を扱う場合は、ラベルと触覚ストレイン リリーフを追加して、ケーブル ジャケットではなくコネクタ本体がハンドリング ポイントになるようにします。

4. 電気的テストだけでなく、動作を伴う検証

導通性、耐電圧、絶縁抵抗、ピン配置のチェックは必要ですが、ロボットのドレスパックが生き残ることを証明するものではありません。動作検証では、取り付けられた半径と実際の加速度プロファイルでケーブルを配線する必要があります。通常のサイクル、遅い教示動作、緊急停止からの回復、工具交換、および清掃やオペレータの取り扱いが含まれます。

中リスクのパイロットの場合、250,000 サイクルが実際的なスクリーニング目標です。ダウンタイムが高くつく大量の溶接、ディスペンス、または機械管理セルの場合は、100 万サイクルまたはサプライヤー認定の寿命テストの方が適切な場合があります。 50,000 サイクル間隔でジャケットの摩耗を検査し、動作中に断続的に開いた場合に記録し、試験前後のクランプ位置を写真に撮ります。

• アームの移動中に、特にエンコーダ、イーサネット、安全回路で電気モニタリングを実行します。
• Measure jacket scuff depth and compare it to the approved acceptance limit before releasing production.
• スリーブの移動、オイルの露出、または 100 回の工具交換後もラベルが読める状態であることを確認します。
• Record replacement time for the exposed wrist branch; if it takes 45 minutes, the maintenance design needs work.

5. サプライヤーの想定を RFQ に含める

最も有用な RFQ パッケージには、ロボット モデル、軸数、ツール重量、サイクル タイム、デューティ サイクル、ケーブル外径、回路ごとの電圧と電流、通信プロトコル、コネクタ部品番号、曲げ半径、ねじれ角度、クランプの位置、環境暴露、ターゲット交換時期が含まれます。ケーブル サプライヤーはスプレッドシートから実際のアーム パスを推測できないため、写真または CAD スクリーンショットを含めてください。

ドレス パックが control cabinet wiring または power distribution harness に接続されている場合は、静的なキャビネット要件を移動ロボット ブランチから分離します。キャビネットの配線ではサービス アクセスとラベル付けを優先できますが、移動ブランチでは屈曲寿命、摩耗制御、張力緩和が必要です。これらの要件を 1 つのあいまいな項目に組み合わせると、完全に見えても最大のリスクが隠された見積もりが作成されます。

強力なロボット ケーブルの RFQ は、ケーブルがどこに移動するか、どのくらいの頻度で移動するか、工場でどれくらいの速さでケーブルを交換する必要があるかをサプライヤーに伝えます。これら 3 つの数値がなければ、見積価格は信頼性を予測する材料にはなりません。

— Robotics Cable Assembly Engineering Team

よくある質問

ロボットドレスパックはどのような曲げ半径を使用する必要がありますか?

動的ロボット ブランチの場合は、ケーブル サプライヤーが別の値を承認しない限り、ケーブル外径の 10 倍から始めます。インストールされたパスによって 6 倍から 8 倍が強制される場合は、製品リリース前にモーション テストを行って、その正確な半径で検証してください。

ロボットアームケーブルは何サイクルテストする必要がありますか?

中リスクのパイロットは、露出した枝を 250,000 サイクルでスクリーニングする必要があります。大量のセル、交換が難しいリストケーブル、または溶接および塗布アプリケーションでは、多くの場合、100 万サイクルまたはサプライヤー認定の動的テストが正当化されます。

サーボケーブルとエンコーダケーブルは同じスリーブを共有する必要がありますか?

間隔、シールド、および接地が制御されている場合は、メカニカル スリーブを共有できますが、RFQ で分離とシールド終端を定義する必要があります。エンコーダ アラームが動作中にのみ発生する場合は、ドライブを変更する前に配線と EMI を確認してください。

What standards belong in a robotics cable RFQ?

一般的な参考資料には、ケーブル アセンブリの製造方法に関する IPC-A-620、機械電気機器に関する IEC 60204-1、ロボット統合コンテキストに関する ISO 10218、およびシーリングが必要な場合の IP67 などの IP 定格が含まれます。

When should a cable carrier be used instead of a sleeve?

曲げ半径と間隔を再現性を維持する必要がある、ガイド付き直線移動、7 軸ロボット、ガントリー、またはキャビネットからロボットへの移動には、ケーブル キャリアを使用します。キャリアのサプライヤーがより高い充填率を承認しない限り、キャリア充填率は 60% 付近以下に保ってください。

What should be checked before approving dress pack samples?

ピン配置、絶縁、動作中の連続性、最小曲げ半径、クランプ位置、ラベルの耐久性、少なくとも 50,000 回のパイロット サイクル後のジャケットの摩耗、および最も露出した分岐の交換時間をチェックします。